【授業の目的】
・専門数学 I とともに、電気・電子通信における幅広い応用分野を視野に据え、そこで多用される数学の基礎を学び、高学年での専門教育科目履修への基礎学力の習得を目的とする。 ・「空間」の中の物理量の変化(分布)に関する数学を学ぶことを目的とする。 ・電磁気学等で大切な、スカラ量とベクトル量、「場」の表し方、ベクトル解析を学び、その概念について学習することを目的とする。
【授業の到達目標】
1)ベクトル:スカラ量とベクトル量を明確に区別して表現できる。 2)単位ベクトルの定義を理解し、単位ベクトルを使ってベクトルを表すことができる。 3)ベクトルの演算:ベクトルの概念を理解し、ベクトルの四則演算ができる。 4)座標系:空間の1点、及びベクトル場を3種類の座標系でそれぞれ表すことができる。 5)重積分:スカラ場とベクトル場の線積分、及び面積分、体積積分の概念を理解し、計算できる。 6)微分演算:ベクトル場の微分演算(勾配、発散、回転)ができる。
【授業概要(キーワード)】
ベクトル、単位ベクトル、スカラ積・ベクトル積、ベクトル関数、座標系、スカラ場、ベクトル場、場の積分、場の微分、ベクトル解析、勾配、発散、回転
【科目の位置付け】
この科目の基礎となる科目:微分・積分(高校、大学初学年の微分・積分学) この科目を基礎とする科目:電磁気学、電子物性、半導体工学等
【授業計画】
・授業の方法
授業では、物理的なイメージが把握しやすいように概念・考え方の丁寧な説明に留意し、例題を示す。学生の理解を確認するためのミニッツペーパーを活用し、さらに理解を深めるためのレポートなどの課題も課す。
・日程
第1回目:ガイダンスとスカラー場、ベクトル場、座標系、第回目:スカラー場・ベクトル場の表現、第3回目:ベクトル場の演算、座標変換、第4回目:円柱座標、球座標、第5回目:ベクトルの内積、第6回目:ベクトルの外積、第7回目:中間テストとまとめ、第8回目:積分の意味、線積分、第9回目:重積分、面積分、体積分、第10回目:偏微分と全微分、第11回目:勾配、第12回目:発散・回転の物理的意味、第13回目:発散・回転の定義、第14回目:発散・回転の公式と計算方法、第15回目:期末テストとまとめ
【学習の方法】
・受講のあり方
新しい概念や考え方が、毎回数多く出てくるので授業について行くのは容易でないが、不明な点は自分で考えた後、質問するなど積極的な姿勢で授業に臨んでもらいたい。レポートの解答例はWebclassを利用して確認すること。
・授業時間外学習へのアドバイス
一般に大学の授業では授業時間のみでの理解には限界があるので、復讐は大変重要である。数学の知識にも個人差があるので、各自不明な点についてはわかる所まで戻るのが近道である。場合によっては、高校のテキストに戻ることも重要である。自分で積極的に調べることが大切で、インターネットでの検索は便利であるが、できる限り図書館を利用し、調査方法も含めて広い知識を身に着け、理解を深めてほしい。
【成績の評価】
・基準
(1) スカラ量とベクトル量を明確に区別して表現できることを合格の基準とする。 (2) 単位ベクトルの定義を理解し、単位ベクトルを使ってベクトルを表すことができることを合格の基準とする。 (3) ベクトルの概念を理解し、ベクトルの四則演算ができることを合格の基準とする。 (4) 空間の1点を3種類の座標系でそれぞれ表すことができることを合格の基準とする。 (5) スカラ場とベクトル場の線積分、面積分、体積積分の概念を理解し、計算できることを合格の基準とする。 (6) 「場」の微分演算(勾配、発散、回転)ができることを合格の基準とする。
・方法
中間テスト 40点満点、期末テスト 40点満点、演習・レポート 20点満点、 総合評価 100点満点、単位認定は総合評価が60点以上。
【テキスト・参考書】
テキスト:高木・猪原・佐藤・高橋・向川 共著、「大学1年生のための電気数学―電気回路・電磁気学の基礎数学―」(森北出版)
【その他】
・学生へのメッセージ
2年次以降で学習する専門科目の基礎固めなので新しいことが多く、是非、毎回復讐して習得することを薦める。わからないことは自ら積極的に取組んで、理解を深めて、自分の将来や目標にアプローチして欲しい。
・オフィス・アワー
場所:工学部8号館 8-202号室、電話:0238-26-3289、e-mail: atsu@yz.yamagata-u.ac.jp 時間:上記に電話あるいはメールしアポイントをとること。
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